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科技日報——聯合攻關揭示脊椎動物多倍化重要演化史
2020-10-13 來源:科技日報 作者:
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  记者从中科院昆明动物研究所获悉,近期国内多团队联合攻关,以鲤亚科鱼类基因组为对象,深入研究了脊椎动物异源多倍体基因组的亚基因组演化问题,揭示了脊椎动物异源多倍体亚基因组演化的动态历史。 国内多团队联合攻关,以鲤亚科鱼类基因组为对象,研究了脊椎动物异源多倍体基因组的亚基因组演化问题,揭示了脊椎动物异源多倍体亚基因组演化的动态历史。

  多倍化現象在脊椎動物中極爲罕見,它們在多倍化發生和其後的二倍化進程中,可能經曆基因組休克效應,但其相關演化遺傳機制是什麽、機制是否相同等問題還尚待澄清。由于鯉亞科魚類在演化曆史上可能經曆了四輪之多的全基因組加倍事件,染色體數目達到約100條之多,其第四輪全基因組加倍事件是伴隨一次遠緣雜交事件發生,而這一類群的二倍體直系祖先均已滅絕,這爲鯉亞科魚類基因組的測序、組裝和亞基因組鑒別帶來極大的困難。

  多倍化現象在脊椎動物中極爲罕見,它們在多倍化發生和其後的二倍化進程中,可能經曆基因組休克效應,但其相關演化遺傳機制是什麽、機制是否相同等問題還尚待澄清。由于鯉亞科魚類在演化曆史上可能經曆了四輪之多的全基因組加倍事件,染色體數目達到約100條之多,其第四輪全基因組加倍事件是伴隨一次遠緣雜交事件發生,而這一類群的二倍體直系祖先均已滅絕,這爲鯉亞科魚類基因組的測序、組裝和亞基因組鑒別帶來極大的困難。张亚平院士带领云南大学罗静教授、中科院昆明动物研究所吕雪梅研究员、湖南师范大学刘少军院士、南京农业大学陈增建教授、中国农业科学院农业基因组研究所阮珏研究员和厦门大学徐鹏教授等团队,利用三代测序、Bionano光学图谱和染色质构象捕获测序技术,对红鲫基因组从头组装,获得50条染色体的单倍型参考基因组,完整性和准确性均高于近期发表的金鱼、鲤鱼基因组。同时基于鲤亚科、鲃亚科、裂腹鱼亚科代表物种的线粒体基因组和全基因组标记的系统发育树构建和比较,首次成功对红鲫两个亚基因组的母系和父系亲本来源作了清晰的划分。 通过重建鲤亚科鱼类的多倍化演化历史,他们发现鲫鱼、鲤鱼和金线鲃共同起源于1380万至1510万年前的一次古异源多倍化事件。比较基因组学和多组织、多胚胎发育时期转录组和DNA甲基化的比较分析结果表明,红鲫与异源多倍体植物和爪蟾基因组中非对称的演化模式呈现明显不同。

  研究結果表明,在多倍化之後的二倍化進程中,鯉亞科魚類具有其獨特的演化策略,以平衡亞基因組的穩定和多樣化,這爲研究異源多倍體脊椎動物的基因組演化和功能提供了新的思路。研究成果發表在著名國際期刊《科學進展》上。


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